ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Принципи і задачі автоматизованого проектування

 

Розвиток техніки і підвищення вимог до неї потребує ув'язування багатьох характеристик. Час на розробку виробу скорочується. У зв'язку з цим зростає складність процесу конструювання зразків нової техніки. Практика показує, що трудомісткість проектних робіт зростає за експонентним законом залежно від складності об'єктів проектування. Однак тенденції реального життя говорять не про пропорційний ріст кількості розробників, а про їхнє скорочення, особливо конструкторів і технологів [8].

Протиріччя, що склалося, може бути усунено тільки впровадженням нових продуктивних методів проектування, втілених у САПР.

Автоматизоване проектування (АП) характеризується раціональним використанням творчих здібностей людини й обчислювальних можливостей ЕОМ.

За останні 10-15 років АП стало самостійною науковою дисципліною, перетворилося в новий науково-технічний напрямок, про що свідчать наступні ознаки:

збільшується кількість публікацій з САПР;

швидко росте кількість САПР, що успішно функціонують;

вводиться викладання САПР у вузах;

САПР виділяється в окрему рубрику в науково-технічних і реферативних виданнях;

щорічно проводяться наради і семінари з цієї теми;

найбільші міжнародні наукові федерації й об'єднання включають АП у сферу своєї діяльності.

Американський інститут інженерів з електро- і радіоелектронної техніки (15 років проводить щорічні конференції) і Міжнародна федерація з обробки інформації створили спеціальну робочу групу з автоматизації проектування, куди ввійшли також Міжнародна федерація з автоматичного керування.

Автоматизоване проектування передбачає:

1. Наявність пакетів прикладних програм, призначених для розв'язання задач проектування;

2. Можливість виклику необхідних програм і запуску їх для обробки проектних даних, що повідомляються проектувальником;

3. Можливість втручання в процес обробки даних, взаємодії з програмами, тобто здійснення інтерактивного проектування;

4. Можливість графічного відображення інформації за допомогою дисплеїв і графобудівників.

Автоматизоване проектування, як дисципліна, спрямована на економію думки проектувальників, вивчає процеси проектування і створює системи для їхньої автоматизації.

Цикл проектування розділяється на окремі невеликі елементи, які по можливості формалізують. Для кожного елемента вивчається можливість застосування обчислювальних машин.

Автоматизоване проектування, як науково-технічна дисципліна, відрізняється від простого використання ЕОМ у процесах проектування У ній розглядаються питання побудови системи, а не колекції випадкових програм. САПР - це системний інструмент для використання у багатьох областях, а знання, процедури, технічні засоби і технології, що утворять САПР, - це методи. Тому дисципліна є методологічною. Вона виявляється в конкретних додатках і узагальнює риси.

Автоматизоване проектування - це дисципліна, яка опанувала відомі і розробила власні конструкції, основані на знаннях математики. теорії автоматичного керування, штучного інтелекту тощо.

Будь-яка САПР є системою переробки інформації. Найбільший досвід створення і використання систем переробки інформації накопичений в області автоматизованих систем керування (АСК). Зараз відбувається злиття АСК і САПР в інтегровані системи проектування і керування виробництвом.

Тенденція розвитку систем переробки інформації полягає в наступному. У 1965 р. витрати поділялися приблизно порівну між апаратурним та інформаційно-програмним забезпеченням. Концепція баз даних тільки зароджувалася. Переважала пакетна обробка.

До кінця 1970р. вартість інформаційно-програмного забезпечення досягла 80 % у загальному обсязі витрат на систему і продовжує рости.

Зараз вартість супроводу в 3-5 разів вища вартості первісного проектування.

Наукова проблематика АП передбачає розробку зручних способів специфікації задач (інформаційна наука) і оптимальних чисельних алгоритмів (обчислювальна математика). Основними є проблеми: людино-машинної мови; теорії даних; модульного проектування; творчості при проектуванні.

Людина, що працює з машиною, змушена приймати рішення зі швидкістю, у 19 разів більшою, ніж при традиційній роботі. За першу годину роботи за дисплеєм продуктивність інженера падає на 30-40 %. за другу - на 70-80 %. Однак автоматизоване проектування забезпечує:

принципову можливість проектування нових надскладних систем; одержання більш високих показників, ніж при традиційному неавтоматизованому проектуванні об'єктів помірної складності. До основних показників проектування належать:

• якість проектованих об'єктів;

• матеріальні витрати;

• терміни проектування;

• кількість людей, зайнятих проектуванням.

 

Автоматизоване проектування застосовують при:

1. Трудомістких рутинних роботах, що не вимагають творчого підходу для свого виконання (оформлення конструкторської документації, комутаційно-монтажне проектування і т.д.);

2. Чисельних експериментах, тобто при дослідженні математичної моделі об'єкта проектування на ЕОМ. При цьому виключається дороге і тривале експериментальне відпрацьовування проектованого об'єкта на макетах. Однак орієнтовані ручні розрахунки, що передують макетуванню, зберігаються і при АП;

3. Розв'язанні задач, що не піддаються повній формалізації, наприклад, задач на вибір структури і принципів організації проектованих засобів вимірів. При їхньому розв'язанні ЕОМ має допоміжне значення. В ЕОМ зберігаються дані про попередні розробки у даній області, результати вже виконаних робіт із проектування даного засобу виміру тощо. АП зародилося й одержало найбільше повне вираження при створенні електронної й обчислювальної апаратури. Тому вже створено й успішно функціонує кілька великих систем автоматизованого проектування (САПР), орієнтованих на різні класи радіоелектронної апаратури і типи інтегральних схем.

Проектування технічних систем - це комплекс робіт з пошуку, досліджень, розрахунків і конструювання для створення нових чи виробів реалізації нових процесів, що задовольняють заданим вимогам.

Поділ процесу проектування на етапи пов'язаний з розподілом робіт за часом.

Блочно-ієрархічний підхід до проектування пов'язаний з розподілом робіт між підрозділами. Він обумовлює виділення в процесі проектування ряду рівнів і дозволяє складну задачу проектування об'єкта звести до сукупності більш простих задач, доступних для розв'язання за допомогою наявних засобів проектування.

 

Рівні та етапи проектування з позицій автоматизованого проектування

Рівні проектування

В один рівень проектування включають процеси, що мають загальну фізичну основу і допускають для свого опису визначений тип математичного апарата.

Рівні проектування розділяють за ступенем подробиці, з яких визначаються властивості проектованого об'єкта. У цьому випадку їх називають горизонтальними (ієрархічними) рівнями проектування.

Горизонтальним рівням проектування властиве наступне: на деякому рівні К розглядається система S. На сусідньому, більш низькому рівні відбувається поділ системи на блоки і розглядається не система S, а її окремі блоки. Причому вони розглядаються вже як системи.

Ступінь деталізації блоків на різних рівнях повинен бути приблизно однаковий.

Рівні проектування виділяють також за характером властивостей об'єкта, що враховуються. У цьому випадку їх називають вертикальними рівнями проектування .

При проектуванні засобів електрообладнання основними вертикальними рівнями с:

функціональне проектування,пов'язане з розробкою структурних, функціональних і принципових схем;

алгоритмічне проектування,пов'язане з розробкою алгоритмів функціонування і створенням їх загального математичного забезпечення (МЗ);

конструкторське проектування,пов'язане з конструкторською реалізацією результатів функціонального проектування (вибір форм і матеріалів оригінальних деталей, вибір типорозмірів уніфікованих деталей, просторове розташування складових частин, забезпечення заданих взаємодій між складовими частинами конструкцій);

технологічне проектування,що охоплює питання реалізації результатів конструкторського проектування, тобто питання створення технологічних процесів виготовлення виробів.

Етапи проектування

 

Під етапом проектування розуміють рівень проектування, віднесений до визначеного проміжку часу.

Етап науково-дослідних робіт (НДР) -це етап попереднього проектування. Новий прилад (чи система), як правило, або не має аналогів, або повинен за тими чи іншими показникам перевершувати їх. Поставлені цілі вимагають наукових досліджень, пошуку нових структур, фізичних процесів, технічних засобів і т.п. Результатом виконання цього етапу є технічна пропозиція.

Етап ескізного проектування або етап дослідно-конструкторських робіт (ДКР).Результатом етапу є ескізний проект,де відбиваються результати детального пророблення можливостей створення електротехнічного устаткування.

Етап технічного (робочого) проектування.Проводиться ретельне пророблення всіх схемних, конструкторських і технологічних рішень, що фіксуються в технічному проекті чи приладі системи.

Крім названих етапів, при проектуванні виробів, що серійно
випускаються, виділяються також етапи виготовлення, випробовування дослідженого зразка (дослідженої серії) і коректування проекту за результатами випробовувань .

Розв'язання задач ескізного і технічного проектування - основне призначення САПР.

Для етапу НДР застосовують спеціальні автоматизовані системи наукових досліджень (АСНД) і експериментів, в яких використовують багато елементів математичного і програмного забезпечення САПР. В цілому ці системи розглядають як самостійні.

Розрізняють проектування висхідне і низхідне, тобто проектування знизу нагору і зверху вниз [4]. Крім нього, у технічній літературі процес проектування розбивають на три етапи: системотехнічний схемотехнічний і технічний (рис. 1.1).

Системотехнічне проектуваннявключає зовнішнє і структурне проектування. Зовнішнє дозволяє провести всебічний аналіз ТЗ: з погляду швидкодії, маси характеристик, надійності, вартості і т.д. Після аналізу ТЗ приймають найбільш істотні рішення щодо можливих шляхів реалізації з урахуванням світових досягнень.

Системотехнічне проектування - неформалізований процес. На цьому етапі використовуються творчі здібності висококваліфікованих проектувальників. ЕОМ застосовують в основному як довідник і запам'ятовуючий пристрій: пошук варіантів за допомогою інформаційно-пошукової системи, перегляд варіантів рішень і т.п. За результатами зовнішнього проектування і- на підставі завдання на проектування в процесі структурного проектування уточнюють основні функціональні частини електрообладнання, що розробляється, розподіляють функції між складальними одиницями і блоками .

Схемотехнічне проектуванняскладається з логічного проектування, моделювання й аналізу схем, розробки й аналізу на повноту діагностичних тестів. Функціональні і принципові схеми, отримані в результаті схемотехнічного проектування, є вихідною інформацією для технічного проектування. Досить широко застосовується ЕОМ.

Технічне проектуваннявключає конструкторське і технологічне проектування і призначене для реалізації задумів проектувальників на етапі системотехнічного проектування.

Конструкторське проектуванняпередбачає перехід від принципової схеми виробу до конкретних конструктивних елементів (модулів, пристроїв, складальних одиниць), що забезпечують роботу виробу в цілому. Результатом проектування є технічна документація у вигляді креслень, розрахунків та інструкцій з виготовлення й експлуатації об'єктів проектування.

На цьому етапі також виконують роботу з аналізу одержуваних конструктивних рішень з погляду розподілу полів механічних напруг, електромагнітних і температурних полів, оцінки надійності виробу.

 
 

Рис. 1.1. Схема процесу проектування

Технологічне проектування.На цьому рівні здійснюються розробка технології і складання технологічної документації, необхідної для організації виробництва виробів.

Розглянувши всі етапи проектування, можна зробити наступні висновки:

1 На перших двох етапах (системотехнічному і схемотехнічному проектуванні) велика частина розв'язуваних задач носить яскраво виражений творчий характер, у роботі бере участь невелика кількість фахівців високої кваліфікації. САПР найбільш ефективні при розв'язанні задач аналізу і контролю виконання;

2. На третьому етапі проектування (технічному) більшість задач добре формалізуються, що сприяє використанню машинних методів їхнього рішення. Тому зусилля розробників САПР зосереджені на розв'язанні задачі максимально повної автоматизації цього етапу;

3. Цілком автоматизувати проектування електрообладнання за допомогою САПР зараз неможливо через відсутність об'єктивних умов. Найбільш ефективним засобом проектування в даний час є інтерактивні графічні системи (ІГС), реалізовані на комплексі засобів автоматизованих робочих місць (АРМ) чи проектувальника на робочих станціях САПР. При цьому САПР використовується після вибору принципової схеми, що задовольняє заданим технічним вимогам. ГГС визначається як апаратурно-програмний комплекс, що забезпечує користувачу введення, висновок, редагування, перетворення І документування графічної й алфавітно-цифрової інформації при розв'язанні задач заданого класу.

 

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти